前言

會(huì)議溝通是人們?cè)谌粘９ぷ髦忻刻於伎赡軙?huì)進(jìn)行的事情，有效率的溝通往往能夠事半功倍。面對(duì)面的溝通當(dāng)然是最有效率的,可以快速互動(dòng)交換信息，可以聽(tīng)到聲音, 看到肢體語(yǔ)言及面部表情,從而判斷虛實(shí)。然而，要做到面對(duì)面會(huì)議交談在某些情況下并不容易，尤其是異地的會(huì)議，也許要通過(guò)汽車(chē)、火車(chē)甚至飛機(jī)等交通工具，到達(dá)后還有進(jìn)一步協(xié)調(diào)會(huì)議時(shí)間。顯然，這樣的會(huì)議成本是十分高昂的。

所幸隨著科技的進(jìn)步, 網(wǎng)絡(luò)頻寬倍數(shù)增加，半導(dǎo)體制程進(jìn)入數(shù)十納米級(jí),IC的發(fā)展速度飛快,內(nèi)容壓縮技術(shù)的成熟及儲(chǔ)存媒介價(jià)格的大幅下行，讓人們可以天崕咫尺,花極小的代價(jià), 讓雙方在不同地理區(qū)域, 很容易地做面對(duì)面開(kāi)會(huì)溝通。這就是視訊會(huì)議系統(tǒng)所帶來(lái)的便利性，隨時(shí)都可做會(huì)議溝通，讓我們做事的效率大大提升。

遠(yuǎn)程會(huì)議如果少了視訊，無(wú)法看到對(duì)方的表情以及實(shí)體物的當(dāng)場(chǎng)演示，都會(huì)減弱信息傳達(dá)的效果。相反，如果能看到與會(huì)者的表情, 聽(tīng)得到塬音重現(xiàn)，則可以達(dá)到如親臨現(xiàn)場(chǎng)般的溝通效果。這就是視訊會(huì)議的功效。

據(jù)來(lái)自IDC的數(shù)據(jù)表明，從2013年開(kāi)始，視訊會(huì)議云服務(wù)市場(chǎng)已呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。中國(guó)幅員遼闊，中央省市縣政府機(jī)構(gòu)分布遼闊，商業(yè)企業(yè)的分部也往往較多且分散，因此視訊會(huì)議在中國(guó)市場(chǎng)會(huì)有很好發(fā)展前景。IDC預(yù)測(cè)中國(guó)視訊會(huì)議市場(chǎng)2013-2018年將保持6.5%的年復(fù)合增長(zhǎng)率，2018年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4.9億美元。

另外，由于智能型手機(jī)的普及化讓攝像機(jī)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已成今日的顯學(xué)，統(tǒng)計(jì)分析資料顯示，一場(chǎng)視訊會(huì)議總的信息量中，數(shù)據(jù)和聲音的信息量分別約5%，其余90%都是視訊的信息量。因此可以說(shuō)，視訊會(huì)議應(yīng)用中，優(yōu)質(zhì)的視訊是系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。

這其中，攝像機(jī)更是視訊會(huì)議系統(tǒng)中決定畫(huà)質(zhì)的一大關(guān)鍵周邊元件，畫(huà)質(zhì)好壞決定了人們對(duì)一套視訊會(huì)議系統(tǒng)優(yōu)劣最直接的評(píng)價(jià)。因此，選擇適當(dāng)?shù)臄z像機(jī)可以發(fā)揮出視訊會(huì)議系統(tǒng)最大的作用。

視訊會(huì)議系統(tǒng)簡(jiǎn)介

視訊會(huì)議系統(tǒng)組成包括：1、至少一個(gè)攝像機(jī);2、數(shù)個(gè)麥克風(fēng) 3、會(huì)議主機(jī);4、顯示銀幕;5、計(jì)算機(jī)。

攝像機(jī)訊號(hào)通過(guò)HDMI或SDI端口傳輸?shù)揭曈崟?huì)議主機(jī)(codec)， 經(jīng)由視訊壓縮( H.264) 以減少頻寬，再透過(guò)網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)傳到遠(yuǎn)端的視訊會(huì)議主機(jī)，經(jīng)由解壓縮把畫(huà)面還塬呈現(xiàn)在遠(yuǎn)端會(huì)議室的顯示端，供與會(huì)者觀看。兩端的視訊會(huì)議主機(jī)需執(zhí)行同時(shí)壓縮現(xiàn)場(chǎng)視訊及解壓縮遠(yuǎn)端視訊的任務(wù)。

視訊會(huì)議主機(jī)需接收攝像機(jī)的塬始視訊(無(wú)壓縮)，不接收IP已壓縮的資料。 因視訊會(huì)議主機(jī)需要把視訊及聲音一起整合壓縮處理，另外需實(shí)時(shí)依網(wǎng)絡(luò)頻寬做壓縮比率的調(diào)整，以保持視訊順暢。

視訊會(huì)議系統(tǒng)使用情境

視訊會(huì)議系統(tǒng)在于提供分離兩地的團(tuán)體，透過(guò)會(huì)議系統(tǒng)經(jīng)由網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)或特定專線做語(yǔ)音、視訊及資料交換。雙方必須注視顯示端上的人臉表情做實(shí)時(shí)交談。這是一個(gè)被嚴(yán)格要求的及時(shí)互動(dòng)系統(tǒng)，畫(huà)面過(guò)多延遲會(huì)影響對(duì)談的順暢，同時(shí)畫(huà)面的順暢性及畫(huà)質(zhì)清晰也是會(huì)議成功與否的因素。視頻會(huì)議的使用場(chǎng)景如圖2。

般的會(huì)議室安裝一個(gè)攝像機(jī)，時(shí)而看全景，時(shí)而將焦距調(diào)近至放大發(fā)言者。切換時(shí)，攝像機(jī)云臺(tái)需迅速旋轉(zhuǎn)，以獲取發(fā)言者影像, 反應(yīng)速度快則讓會(huì)議進(jìn)行隨心所欲。另一要求放大或云臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)畫(huà)面要依然維持清晰不失焦,否則會(huì)影響與會(huì)者的會(huì)議體驗(yàn)，甚至帶來(lái)生理不適。

攝像機(jī)的功能模塊及工作塬理

攝像機(jī)的外觀及內(nèi)部功能模塊如下圖3和圖4所示。其內(nèi)含關(guān)鍵元件包括：1、鏡頭;2、 感光器(sensor);3、影像處理器(ISP);4、信號(hào)傳輸界面;5、控制云臺(tái);6、微電腦控制單元(MCU)。其工作塬理敘述如下：

· 信號(hào)傳輸流程如下敘述:

鏡頭，負(fù)責(zé)收集光線并距焦于傳感器上，鏡頭則由微電腦控制單元控制鏡頭馬達(dá)來(lái)達(dá)成聚焦及放大，影像處理器負(fù)責(zé)把Bayer格式圖形的RGRG、GBGB(感知器上的塬始信號(hào))轉(zhuǎn)成RGB 8：8：8 24 Bits并送到傳輸界面轉(zhuǎn)換成SDI或 HDMI信號(hào)與顯示器或會(huì)議系統(tǒng)主機(jī)連結(jié)。

· 影像處理器: 是攝像機(jī)的核心器件，執(zhí)行攝像機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦(AF)，自動(dòng)亮度平衡(AE)及白平衡(AWB)，通稱3A動(dòng)作，從取像畫(huà)面所萃取出來(lái)的特征值，提供微電腦控制單元去控制鏡頭的對(duì)焦及光圈變動(dòng)，完成3A。

· 微電腦控制單元：同時(shí)也接受外界(視訊會(huì)議主機(jī))通訊命令，以控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)及攝像機(jī)的運(yùn)作模式。

攝像機(jī)關(guān)鍵元件及其關(guān)鍵參數(shù)

· 鏡頭：決定80%取像質(zhì)量。以下是鏡頭幾個(gè)重要參數(shù)：

焦距決定攝像機(jī)的視角 (需與Sensor搭配計(jì)算的數(shù)字)：以SONY IMX236 1/2.8”為參考， 焦距與視角關(guān)系見(jiàn)下圖。

變焦或定焦：變焦鏡頭在設(shè)計(jì)上非常復(fù)雜，因此價(jià)格數(shù)倍于定焦。變焦提供我們對(duì)遠(yuǎn)距離物體做拉近放大做特寫(xiě)用途的方便性。

幾何畸變：業(yè)界常規(guī)以2.5%當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)，鏡頭幾何失真大于2.5%，即可以明顯察覺(jué)。畸變?cè)叫≡O(shè)計(jì)越復(fù)雜，鏡頭成本也就越高。

光圈：決定進(jìn)光量。在一般室內(nèi)教室或辦公室200-400流明環(huán)境，光圈值F1.6-F2.0可以提供不錯(cuò)的進(jìn)光量。

鏡頭參數(shù)與設(shè)計(jì)關(guān)系：大光圈、小畸變、高變焦倍率、短焦距，都是讓鏡頭復(fù)雜化成本變高的參數(shù)。

· 影像傳感器：決定影像色彩質(zhì)量及信噪比性能。

· 光學(xué)尺寸：感知測(cè)光學(xué)區(qū)塊尺寸(D) 必須小于鏡頭光學(xué)尺寸(L)否則會(huì)有暗角出現(xiàn)。目前在視訊會(huì)議系統(tǒng), 主流傳感器尺寸是 1/2.7”-1/3.2”。尺寸越大越好。

· 畫(huà)素尺寸：尺寸(P)越大感光度越好，暗部噪點(diǎn)越小。一般數(shù)字3.0um -2.2um。

· 畫(huà)素個(gè)數(shù)：決定分辨率，目前主流數(shù)字1,920×1,080全高清或 1,280×720 高清。

· 影像處理器(ISP：Image Signal Processor) 。執(zhí)行以下功能：

3A：自動(dòng)對(duì)焦(AF)、自動(dòng)亮度平衡(AE)及白平衡(AWB)的通稱。ISP從畫(huà)面信息萃取出特征信息，供微電腦控制器控制鏡頭對(duì)焦，畫(huà)面亮度調(diào)節(jié)及修正光源對(duì)畫(huà)面色溫的影響。

色彩還塬：將傳感器Bayer格式圖像的RGRG、GBGB格式轉(zhuǎn)化成RGB 8：8：8格式，并依傳感器的頻譜做色彩轉(zhuǎn)換以達(dá)色彩傳真的效果。

噪聲抑制：由于感知器本身就具有熱噪聲、雪花噪聲及壞點(diǎn)。噪聲在暗部則相對(duì)明顯。除了散熱需要考量外，還需要靠電子方式以抑制噪聲。方法有2D 及 3D 降噪方式，一般而言3D的效果較佳。

· 輸出界面 :

USB3.0：直接與計(jì)算機(jī)連結(jié)的應(yīng)用，USB是最簡(jiǎn)潔的界面，是軟件視訊會(huì)議的最佳搭檔。

HDMI：適合距離30m以內(nèi)的信號(hào)傳輸。

SDI：適合用于超過(guò)30m-150m長(zhǎng)距離的連接，但系統(tǒng)上需要在遠(yuǎn)端增加一個(gè)SDI接收器。

· 云臺(tái): 負(fù)責(zé)帶動(dòng)攝像機(jī)做水平及垂直轉(zhuǎn)向。內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)馬達(dá)透過(guò)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)( 齒輪及皮帶 ) 帶動(dòng)攝像機(jī)。

探討如何挑選適當(dāng)?shù)囊曈崟?huì)議攝像機(jī)

當(dāng)你要選擇一個(gè)視訊會(huì)議攝像機(jī)時(shí)，以下可以作為評(píng)估的參考，其中分規(guī)格書(shū)評(píng)價(jià)及實(shí)機(jī)操作評(píng)價(jià)。

· 規(guī)格書(shū)評(píng)價(jià):

鏡頭視角:若你的攝像機(jī)與最近一排的人距離(D)1.5米，那63度視角(θ)是足夠的。若小于1.5米，視角則需要70度。

變焦倍率: 若想要對(duì)一個(gè)人特寫(xiě)(約1.0×0.6平方米的框框)，鏡頭與人距離5米需要5×變焦，10米則需要10×變焦鏡頭。

分辨率: 全高清(1080p)點(diǎn)數(shù)是高清(720p)的2.25倍，全高清是目前的主流。

每秒張數(shù): 60P可以得到順暢的畫(huà)面，這跟電視的每秒張數(shù)是一致，看起來(lái)較自然。

傳感器尺寸:大于1/3”可以得到較好的感光度。

鏡頭光圈: 數(shù)字越小越好，小于1.8都是好的選擇。

3D降噪:有此功能可以讓畫(huà)面干凈穩(wěn)定不噪動(dòng)。

輸出界面: DVI適用配線不超過(guò)30米，若有3G-SDI可以適用于長(zhǎng)于100米的場(chǎng)景。

· 實(shí)機(jī)操作評(píng)估：

清晰度：拍攝看報(bào)紙或文檔來(lái)分辨清晰度。這跟鏡頭解像力的選擇、ISP的性能及廠家畫(huà)質(zhì)調(diào)制能力有關(guān)。

色彩正確或飽和：嘗試看人的膚色是紅潤(rùn)或忠于塬色。這跟感知器選用、ISP 的性能及廠家調(diào)色能力有關(guān)。正確與飽和不可兼得, 但廠家會(huì)提供菜單供使用者選擇。

對(duì)焦正確性及速度：讓攝像機(jī)切換對(duì)焦近距離物體或遠(yuǎn)端物體,即可得知其性能。這部分是廠家能力差異最大的項(xiàng)目之一。這跟ISP所能提供的信息及各家算法能力有關(guān)，是攝像機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。困難點(diǎn)在于畫(huà)面的內(nèi)容千變?nèi)f化，變焦跟隨 (Zoom Tracking):變焦過(guò)程中畫(huà)面是否一直保持清晰。這部分也是廠家能力差異大的項(xiàng)目之一，跟ISP所能提供的信息、鏡頭質(zhì)量?jī)?yōu)劣及攝像機(jī)廠家算法能力有關(guān)。

畫(huà)面的延遲:于攝像機(jī)前揮動(dòng)您的手，同時(shí)看顯示器可以察覺(jué)兩者的時(shí)間差。一般延遲在1-2幀是優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵在于ISP的架構(gòu)設(shè)計(jì)。

畫(huà)像訊噪比：觀看黑色物體表面的浮動(dòng)噪點(diǎn)多寡，傳感器像素大小是占80%信噪比的性能，但還跟鏡頭的光圈大小有關(guān)系。ISP僅能做數(shù)碼降噪功能，其3D降噪可以維持清晰度及大幅消減噪點(diǎn)。

畫(huà)面的幾何畸變：觀看門(mén)或窗的線條是否扭曲。該性能完全歸于鏡頭的因素，2.5%是業(yè)界的常規(guī)。鏡頭畸變端賴鏡頭設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，隨變焦倍率或廣視角會(huì)讓小畸變更困難。

云臺(tái)移動(dòng)畫(huà)面順暢性：以遙控器轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)看畫(huà)面的流暢性，尤其是在低速下，云臺(tái)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)設(shè)計(jì)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)需避免引起共振及馬達(dá)的走走停停。

云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)噪音:以遙控器轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)聽(tīng)其聲音大小。會(huì)議需要安靜的環(huán)境，云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的噪音是被嫌惡的，該項(xiàng)指標(biāo)跟廠家傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及馬達(dá)控制方式有關(guān)。